β-glucan tăng cường sức đề kháng trên động vật thủy sản

β-glucan là gì?

β-glucan là một polysaccharide được cấu thành từ các monosaccharide. Tùy theo liên kết của các monosaccharide trong chuỗi mà hình thành nên những hợp chất với tên gọi khác nhau như là: agar (β-1.3-1.4-glucan), fucoidan (β-1,3-glucan), laminarin (β-1,3-1,6-glucan), alginate (β-1,4-glucan), zymosan (β-1,3-glucan), chrysolaminarin (β-1,3-1,6-glucan), carrageenan (β-1,3-1,4-glucan), ... Agar, carrageenan được ly trích chủ yếu từ các loài rong biển thuộc ngành tảo đỏ (Rhodophyta), trong khi fucoidan, laminarin, alginate lại dồi dào trong các loài thuộc ngành tảo nâu (Phaeophyta).

Chrysolaminarin được ly trích từ vi tảo và zymosan hiện nay được ly trích chủ yếu từ nấm men Saccharomyces cerevisiae. Trong tự nhiên các dạng β-glucan cũng được tìm thấy trong vách tế bào của nấm, vi khuẩn, yến mạch và ngũ cốc, ... Giữa các dạng β-glucan khác nhau, bản chất cũng khác nhau. Fucoidan chứa các phân tử đường fucose, thường được gọi là sufate fucan, Laminarin, chrysolaminarin được hợp thành chủ yếu là glucose. Alginate chứa các đường mannose và glucose. Trong khi đó carrageenan lại chứa đường dạng galactose và cũng được chia thành nhiều dạng như là Kappa (k), lambda (λ), Iota(i). β-glucan là một khái niệm rất rộng tùy theo vị trí liên kết giữa các monosaccharide cũng như là tỉ lệ mà hình thành những hợp chất khác nhau. Vì vậy, về mặt cấu trúc cũng như là đặc tính sinh hóa học hiện nay vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ.

Hoạt tính sinh học?

Chrysolaminarin

Các hợp chất β-glucan được sử dụng rộng rãi trong y học để điều trị các bệnh do vi khuẩn, nấm, protozoa, virus gây ra và kể cả ung thư, đã có hơn 6.000 công trình nghiên cứu về nó. Vách tế bào của một số loài tảo biển chứa các hợp chất fucoidan có chức năng đặc biệt trong điều hòa ion, chất này không thể tìm thấy trong các loài thực vật trên cạn. Hơn nữa, các hợp chất này được sử dụng như là chất chống oxy hóa, chất chống đông máu, chống ung thư, chống viêm, kích thích hệ miễn dịch, ...

Hiện nay, các hợp chất β-glucan được sử dụng trong nuôi trồng thủy sản như là một chất kích thích miễn dịch (immunostimulant) đối với tôm cá nuôi. β-glucan có tác dụng tăng cường sức đề kháng, chống lại dịch bệnh gây ra bởi các nhóm vi khuẩn gây bệnh, thậm chí ngăn chặn tác động của virus đốm trắng (WSSV) trên tôm. Vậy β-glucan kích thích hệ miễn dịch theo cơ chế nào?

Cơ chế kích thích miễn dịch

Fucoidan

Trên cá: β-glucan chỉ có tác dụng kích thích hệ miễn dịch không đặc hiệu (nonspecific immunity) của cá. Miễn dịch dịch thể và miễn dịch tế bào là hai quá trình quan trọng của miễn dịch không đặc hiệu của cá. Đối với miễn dịch dịch thể, β-glucan có tác dụng giúp tăng cường bổ thể (complement), interferon (IFN) và hoạt tính men lysozyme. Bổ thể là hệ thống protein trong huyết tương có vai trò tiêu diệt mầm bệnh khi xâm nhập vào cơ thể cá, Interferon là các glycoprotein do bạch cầu (T-lymphocyte) sản xuất ra nhằm chống virus nhân bản và lâynhiễm sang tế bào của vi khuẩn, đặc biệt là một số vi khuẩn gram (+). Đối với miễn dịch tế bào, β-glucan có vai trò kích thích quá trình thực bào (phagocytosis) của tiểu thực bào (microphage) và đại thực bào (macrophage). Trong quá trình này, oxy được sử dụng để chuyển thành các anion oxy hóa mạnh như superoxide (O2-) và nitrogen oxide (NO) có thể tiêu diệt vi khuẩn và virus. Quá trình này cũng làm tăng hoạt tính men superoxide dismutase (SOD) và glutathione peroxidase (GPx) nhằm làm giảm ảnh hưởng xấu của các anion oxy hóa mạnh lên tế bào của cá.

Laminarin

Trên tôm: Tôm không có hệ miễn dịch đặc hiệu (specific immunity), quá trình miễn dịch chủ yếu dựa trên miễn dịch không đặc hiệu. Giống như hệ miễn dịch không đặc hiệu của cá, miễn dịch của tôm được chia thành 2 loại miễn dịch: miễn dịch tế bào và miễn dịch dịch thể. Đối với miễn dịch dịch thể, β-glucan kích thích quá trình sản sinh các peptid kháng khuẩn AMPs (antimicrobial peptides) như là crustin, ALF (antilipopolysaccharide factors), penaeidin, lectin và lysozyme. Đối với miễn dịch tế bào, β-glucan kích thích quá trình melanin hóa (melanization) và quá trình thực bào (phagocytosis). Các bạch cầu có hạt (granular leucocyte) sản xuất ra melanin sẽ bao phủ và tiêu diệt tế bào vi khuẩn, sau đó phóng thích ra ngoài lớp vỏ cutin. Trong quá trình thực bào, các gốc oxy nguyên tử (O2-), gốc hydroxyl (OH), và hydrogen peroxide (H2O2) cũng được sinh ra, đây là những chất oxy hóa mạnh có vai trò tiêu diệt vi khuẩn. β-glucan cũng giúp tăng cường hoạt tính men SOD và GPx tương tự như ở cá.

Zymosan

Cách sử dụng
Hiện nay, β-glucan được sử dụng rộng rãi trên cá. Trên tôm, các chiết xuất β-glucan đang được tiếp tục nghiên cứu.

Cá:
- Tiêm: ở liều lượng tiêm 20-30 mg/kg cá, có tác dụng tăng cường đề kháng sau 24 giờ tiêm.
- Cho ăn: đây là phương pháp thường dùng trong nuôi cá thương mại do tính khả thi cao. β-glucan được trộn với liều lượng 1,0-2,0 g/kg thức ăn có tác dụng làm tăng sức đề kháng sau 6 ngày cho ăn. Cá giống có thể bổ sung liều gấp 2-3 lần cá thịt.

Tôm:
- Ngâm: tôm được ngâm trong môi trường có liều lượng β-glucan 300-500 mg/L có tác dụng tăng cường sức đề kháng sau 2-5 giờ ngâm.
- Tiêm: với liều lượng 10-20 g/g tôm có tác dụng kích thích hệ miễn dịch sau 48 giờ.
- Cho ăn: liều lượng 0,5-2,0 µg/kg thức ăn có tác dụng làm tăng sức đề kháng sau 7 ngày cho ăn.

Th.S Huỳnh Trường Giang, Khoa Thủy Sản, Đại Học Cần Thơ